球墨铸铁特性及其应用

6、耐磨性 球墨铸铁是良好的耐磨和减磨材料， 耐磨性优于同样基体的灰铸铁、碳钢以致 低合金钢。 （1）润滑耐磨 球墨铸铁的耐磨性优于灰铸铁。 （2）磨料磨损 球墨铸铁在磨料磨损条件下也有一定 应用。但与白口铸铁、低合金钢相比，普 通球墨铸铁的耐磨性并不太好，只有合金 球墨铸铁或合金贝氏球墨铸铁有良好的耐 磨性。
130－180
130－180 160－210 170－230 190－270 225－305 245－335 280－360
铁素体
铁素体 铁素体 铁素体＋珠光体 珠光体＋铁素体 珠光体 珠光体或回火组织 贝氏体或回火索氏体
一、球墨铸铁的力学性能
1、净荷载性能 （1）硬度 球墨铸铁的硬度主要取决于基体组织，而且 与抗拉强度、延伸率等净荷载性能有相应的关系。 （2）强度和塑性 球墨铸铁的强度和塑性主要取决于基体组织， 下贝氏体或回火马氏体强度最高，其次是上贝氏 体、索氏体、珠光体。 随着铁素体增多，强度下降，延伸率增加。 奥氏体或铁素体强度较低，塑性较好。
各种基体组织球墨铸铁的弯曲疲劳强度
3、高温性能 （1）硬度 各种球墨铸铁低温下有很好的硬度，但在540℃时开始粒状化， 高于650℃ 开始分解，硬度开始下降并逐渐接近铁素体球墨铸铁的 硬度。
四种退火球墨铸铁的高温硬度 200
布氏硬度HBS
150 100 50 0
上贝氏体 下贝氏体 珠光体 铁素体
0
℃
各种基体组织球墨铸铁常温冲击韧度
铁素体球墨铸铁试样冲击吸收功－温度曲线
（2）疲劳强度 某些球墨铸铁具有很高的疲劳强度，相当于45号正火 钢，如珠光体球铁。
材料 铁素体球铁 铁素体球铁 珠光体球铁 珠光体球铁 珠光体球铁 贝氏体球铁 铁素体球铁 抗拉强度σ （MPa） 461 470 735 760 710 1170－1470 490
球墨铸铁的应用

铁素体球墨铸铁的性能及应用 铁素体球墨铸铁是基体组织中，铁素体占到 80％以上，余量为珠光体的球墨铸铁，典型牌号 为QT400-15，QT400－18，QT400－10。其性能 特点为塑性和韧性较高，强度较低。 这种铸铁用于制造受力较大而又承受振动和 冲击的零件。目前在国外一些用离心铸造方法大 量生产的球墨铸铁铁管也是铁素体，并能承受地 基下沉以及轻微地震所造成的管道变形，而且具 有比钢高得多的耐腐蚀性，因而具有高的可靠性 及经济性。
b
疲劳强度σ －1 （MPa） 206 245 255 269 262 304－343 210
疲劳强度/ 抗拉强度 0.45 0.52 0.347 0.35 0.37 0.2-0.26 0.43
珠光体－铁素体球铁球铁
回火马氏体球铁 上贝氏体球铁
621
931 1088
276
338 412
0.440.36 0Fra bibliotek380
0
0 55
10
30
45
试验温度(摄氏度）
65
0
延伸率（％）
（2）高温短时力学 性能 图中表明球墨 铸铁抗拉强度随温 度升高而降低。 延伸率中，铁 素体先显著降低再 急剧升高，珠光体 缓慢下降，然后显 著增加。
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 100 300 500 700 试验温度（摄氏度）
球墨铸铁铸件形式
1、大断面球墨铸铁 2、铸态球墨铸铁件 3、薄壁球墨铸铁件 4、高强度高韧性球铁
球墨铸铁的性能
球墨铸铁的力学性能以抗拉强度和延伸率两 个指标作为验收依据。
GB规定的球墨铸铁牌号
序 号
1
2 3 4 5 6 7 8
牌号
抗拉强度σ （MPa）
b
最小值
屈服强度σ 0.2 （MPa） 延伸率 （％）
24
24 19
－75
－100 －125 －150 －196 －269
744.8
769.3 784.0 754.6 700.7 629.2
1
0.5 0.5 0.5 0.5 0
554.7
564.5 548.8 558.6 627.2 605.6
13
9 5 3 0.5 0
三、球墨铸铁的其他性能
1、减震性 球墨铸铁的减震性优于钢，劣于灰铸铁。 球化率越高，减震性越差。 温度上升，灰铸铁的减震性下降，但是 对球墨铸铁的影响很小。 球墨铸铁的弹性模量高于灰铸铁，因此 其声波传播速度，固有频率都高于灰铸铁。 利用声学的差别，可检验球化率等级。
4、耐热性 球墨铸铁中的石墨彼此分离，与灰铸 铁相比，可阻碍高温下氧的扩散。因此球 墨铸铁的抗氧化性和抗生长性均优于灰铸 铁，也优于可锻铸铁。 铁素体球墨铸铁的高温抗生长性优于 珠光体球墨铸铁。提高硅含量或铝含量可 改善球墨铸铁的抗氧化性及耐热性。
5、耐腐蚀性
在大气中球墨铸铁耐蚀性优于钢，与灰铸铁、可锻 铸铁相近。球墨铸铁在土壤的耐蚀性优于钢，与灰铸铁 相近。 球墨铸铁抗点蚀能力略强，但球墨铸铁管经腐蚀后的 强度损失则小于灰铸铁管。球墨铸铁在室温，0.5%的硫 酸溶液的耐蚀性与灰铸铁大体相同，开始阶段球墨铸铁 的腐蚀率低于灰铸铁，但在灰铸铁表面形成石墨化层后 腐蚀速度下降，球墨铸铁则无下降倾向，而在后期高于 灰铸铁。 球墨铸铁和灰铸铁在碱溶液中的耐蚀性良好，与钢相 近。球墨铸铁对有机物、硫化物、熔融金属（低熔点） 的耐蚀性与灰铸铁相近。
布氏硬度
主要金相组织
QT400-18
QT400-15 QT450-10 QT500-7 QT600-3 QT700-2 QT800-2 QT900-2
400
400 450 500 600 700 800 900
250
250 310 320 370 420 480 600
18
15 10 7 3 2 2 2
1000h 169.5 51.5 152.5
433.0
22
正火珠光体
901.6
5
427 538 649 427 538 649
352.8 115.2 27.4 277.3 176.4 81.8
285.2 62.2 16.7 236.2 142.1 60.8
奥氏体
429.2
35
(4)抗疲劳强度 温度（℃） 疲劳强度σ 铸态珠光体 223.4 203.8 176.4
60 50 40 30 20 10 0
抗拉强度MPa
铁素体 珠光体
铁素体 珠光体
50
0
100
200
300
400
500
600
700
试验温度（摄氏度）
800
（3）高温蠕变和持久强度
材料 退火铁素体
常温（20℃）力学性能
抗拉强度σ b 延伸率δ
试验温度℃ 高温持久强度（MPa)
100h 427 538 649 210.7 68.3 22.7
球墨铸铁特性及其应用
球墨铸铁的概念

球墨铸铁的概况 球墨铸铁是指铁液在凝固过程中碳以球型石 墨析出的铸铁。与灰铸铁相比，其金相组织的最 大不同是石墨形状的改变，避免了灰铸铁中尖锐 石墨的存在，使得石墨对金属基体的切口作用大 为减少，基本消除了片状石墨引起的应力集中现 象，使得金属基体的强度利用率达到70－90％， 从而使金属基体的性能得到很大程度的发挥。
铁素体和珠光体的低温拉伸性能
Si：2.1% ；P：0.09% 温度（℃） 正火珠光体球墨铸铁
抗拉强度σ b
MPa
退火铁素体球墨铸铁
抗拉强度σ b
MPa
延伸率δ （％）
延伸率δ （％）
20
803.6
2
470.4
24
0
－25 －50
759.5
744.8 739.9
2
1 1
492.9
515.5 539.0
珠光体球墨铸铁的性能及应用
珠光体球墨铸铁是基体组织中，珠 光体占80％以上，余量为铁素体的球墨 铸铁，QT700－2和QT800-2，可以采用 正火处理获得。 珠光体球墨铸铁的性能特点为强度 和硬度较高，具有一定的韧性，而且具 有比45号锻钢较优良的屈强比、低的缺 口敏感性。
球墨铸铁可以像钢一样，通过热处理和合金 化等措施来进一步提高其使用性能。比如，处理 过的球墨铸铁可以取得很好的韧性，延伸率高达 24％；抗拉强度可以高达1400MPa，基本接近 钢材。 与钢材相比，球墨铸铁还有很多优点。比如 铸造性能好，成本相对较低。 由于球墨铸铁产量的不断增加，性能不断开 发，现已成功部分取代了锻钢和铸钢，成为前景 广阔的金属结构材料。
2、切削性能 球墨铸铁含有较多的石墨，起到切削润滑 作用。因此球墨铸铁的切削阻力小于钢，切 削速度较高。 珠光体增多使球墨铸铁的切削性能下降， 贝氏体球墨铸铁切削性能较差。
所以，阀门中使用球墨铸铁时，都是采用 铁素体＋珠光体的基体类型。
3、焊补性 球墨铸铁不能焊接，只能焊补。当球墨 铸铁中稀土镁合金含量较高时，在焊缝和 近焊缝区易产生白口或马氏体组织，形成 内应力和裂纹。 为此，国家标准GB/T10044－1988规 定了适用于球墨铸铁焊补用的焊条，按照 要求，可获得高强度珠光体基体球墨铸铁 的焊缝。
－1
20
250 400
（MPa） 退火铁素体 183.3 183.3 132.3
500
170.5
132.3
4、低温性能 随温度降低，球墨铸铁逐渐发生由韧 性向脆性的转变，尤其在脆性转变温度以 下，冲击值急剧下降。同时，屈服强度提 高，延伸率下降，对应力集中的敏感性明 显增加，表现为屈服以后变形量较小即断 裂。对于常温下塑韧性较好的铁素体球墨 铸铁，低温下抗拉强度提高。
2、动荷载性能 （1）冲击韧度：铁素体球墨铸铁由于含硅量变化，贝氏体球墨铸铁由于 上、下贝氏体及奥氏体数量变化，冲击韧度的变化范围较大。